Рубильник в графене: как узкий канал управляет сверхпроводимостью ✛

Оригинал: "Proximity-induced superconductivity in a bilayer graphene quantum point contact"
arXiv:2608.16711v1 · 2026-08-17 · CC BY 4.0 · 1 мин
В графене сделали узкий канал, где электроны идут рядами, и каждый ряд включает усиление тока, но приближает отключение сверхпроводимости.

Узкий коридор заставляет людей идти рядами. В графене сделали похожий коридор для электронов: два затвора с зазором 75 нанометров создают перетяжку, а третий затвор меняет её ширину. Электроны в этом коридоре летят, не рассеиваясь, и число рядов — квантовых мод — можно менять, как ширину двери. Каждый новый ряд добавляет ступеньку к проводимости.

Сверхпроводящая щель алюминия — всего 120 микровольт. Это в сто раз меньше напряжения батарейки AA. Но этого хватает, чтобы ток менялся ступенями.

К коридору подключили алюминий, который при очень низкой температуре становится сверхпроводником. На границе происходит андреевское отражение: электрон, подлетая к сверхпроводнику, превращается в дырку, которая летит обратно. Это усиливает ток: проводимость на каждой ступеньке возрастает примерно на четверть. Но при увеличении напряжения сверхпроводимость разрушается, и ток переключения тоже меняется ступенчато, следуя числу открытых мод. Каждая новая мода — как рубильник: она включает усиление тока, но приближает порог отключения сверхпроводимости. Раньше было неизвестно, как эти ряды влияют на сверхпроводимость, а теперь ясно: они управляют и усилением, и отключением.

Сверхпроводящая щель алюминия в этом устройстве составляет всего 120 микровольт — это примерно в 100 раз меньше напряжения, которое выдаёт обычная батарейка AA. При этом ток переключения меняется шагами, как лестница, когда открываются новые квантовые моды.

Учёные
Wolfgang PauliSatyendra Nath BoseAlbert EinsteinGeorge GamowLeo EsakiKlaus von Klitzing
Понятия
эффект близости сверхпроводимость скрученный бислой графена сверхпроводящая электроника сверхпроводящий фазовый переход сверхпроводимость графена квант проводимости критический ток теория БКШ куперовская пара проводимость эффект Казимира квантование потока левитация на энергии вакуума напряжение на затворе температура перехода нулевое сопротивление краевые состояния зарядовый кубит эффект Джозефсона